1、第3章 生态系统及其稳定性第二节 生态系统的能量流动问题探讨问题探讨:假如你像小说假如你像小说中的鲁滨逊那样，流落在中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了饮用水一个荒岛上，除了饮用水之外没有任何食物。你随之外没有任何食物。你随身带的食物只有一只母鸡、身带的食物只有一只母鸡、15Kg15Kg玉米。玉米。策略：策略：A.A.先吃鸡再吃玉米。先吃鸡再吃玉米。B.B.先吃玉米，同时用一部先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。蛋，最后吃鸡。生态系统的能量流动的概念 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。生产者通过光合作用将光能转化成
2、为化学能，固定在它们所制造的有机物中1.输入能量来源:太阳能能量流动的起点:生产者固定太阳能输入的途径：光合作用或化能合成作用能量输入过程:是流经生态系统的总能量2.传递：能量传递的途径（渠道）：食物链和食物网能量传递的形式：有机物中的化学能3.转化：太阳能光合作用有机物中的化学能热能呼吸作用4.散失：热能散失的主要途径：散失的形式:细胞呼吸研究能量流动的基本思路1.画概念图。2.研究对象：以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性。如果个体死亡或不同个体间差异过大，就使数据不准。如果以种群为研究对象，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。能量输入种群能量储存能量散失某营养级一、能量流动的过
3、程兔子兔子老鹰老鹰草草以该食物链为例，阅读书本P55，说出第一营养级和第二营养级能量流动过程。一、能量流动的过程1、能量经过第一营养级（生产者）示意图生产者光合作用固定（同化）自身生长发育繁殖自身呼吸作用消耗分解者利用流向下一营养级光能1%99%散失兔子兔子生产者的同化量怎么表示？=照射到地面上的太阳能-反射等太阳能=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+分解者利用的能量思考生产者的固定（同化）量=呼吸消耗的能量+自身生长发育繁殖的能量2、能量经过第二营养级（初级消费者）示意图思考2：粪便中的能量属于初级消费者同化量么？属于生产者的固定量 思考1：同化量与摄入量一样么？同化量=摄入量-粪便中能
4、量消费者的同化量=摄入量-粪便中能量=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+分解者利用的能量初级消费者的同化量=呼吸消耗的能量+自身生长发育繁殖的能量总结第三、四营养级的同化量的去向与第二营养级相同，可为俩个去向或三个去向最高营养级的同化量去向是否也相同？=摄入量-粪便中能量=呼吸消耗的能量+分解者利用的能量=呼吸消耗的能量+自身生长发育繁殖的能量思考呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生产者（绿色植物）初级消费者（植食性动物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）呼吸作用分解者归纳概括能量流动过程：同化量的去向可有四个（加未利用）；若限定时间，则有未利用；若不限定时间，则没有未利用问题
5、：该图同化量的去向有何区别？未利用的能量如：化石燃料，煤炭等生态系统中的能量流动1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？某一营养级的能能量输入和输出是否遵循能量守恒？遵循；遵循 2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？不能，因为能量流动是单向的。思考讨论3.流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入到体内的能量()常考基础诊断CHANG KAO JI CHU ZHEN DUAN1.生态系统的能量流动就是指能量的输入和散失过程()2.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能()4.一只狼捕捉了一只兔子，则这只狼最多能获得兔子20%的能量（）2.下面为生态系统
6、中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列选项正确的是A.图中bhcdefiB.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a100%C.在“草兔狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于dD.缩短食物链可以提高能量传递效率答案2.2.某营养级能量的来源和去向：某营养级能量的来源和去向：（1 1）能量来源：）能量来源：a.a.生产者能量生产者能量主要主要来源于固定的太阳能来源于固定的太阳能 b.b.消费者能量来源于从上一级同化的消费者能量来源于从上一级同化的 如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析
7、不正确的是(注：图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)A.bcde为本年度流入该生态系统的总能量B.c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量C.b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量D.初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在c中答案解析二、能量流动的特点塞达伯格湖能量流动图解林德曼（美）营养级流入能量 流出能量（输入下一营养级）（传递效率）生产者植食性动物肉食性动物464.662.813.5%62.812.620.1%12.61.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。能量传递效率指：相邻两个营养级之间的同化量之比，且能量传递效率不变
8、(约为10%-20%）。提示肉食性动物固定的总能量0.250.052.15.17.5103 kJ/(m2y)；植食性动物固定的总能量(7.55)0.54916103 kJ/(m2y)；生产者固定的总能量(162)37023110103 kJ/(m2y)。生产者植食性动物、植食性动物肉食性动物的能量传递效率分别是 。(结果保留一位有效数字)12.7%、15.6%单向流动通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用。食物链中的捕食关系不能逆转逐级递减原原因因总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。（能量传递效率为10%20%）原原因因思考为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养
9、级？能量是单向流动，逐级递减的在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。问题探讨问题探讨:假如你像小说假如你像小说中的鲁滨逊那样，流落在中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了饮用水一个荒岛上，除了饮用水之外没有任何食物。你随之外没有任何食物。你随身带的食物只有一只母鸡、身带的食物只有一只母鸡、15Kg15Kg玉米。玉米。策略：策略：A.A.先吃鸡再吃玉米。先吃鸡再吃玉米。B.B.先吃玉米，同时用一部先吃玉米，同时
10、用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。蛋，最后吃鸡。怎样从能量流动的角度解释“一山不容二虎”？想一想 能量流动是逐级递减的，营养级越高，得到的能量越少。老虎处于最高营养级，要养活一只老虎，需要大量的生产者，需要很大的捕食范围。(1)求最值（传递效率不确定，能量在食物网中的传递比例不确定）正推：知低营养级求高营养级获能量最多选最短食物链，按20%计算获能量最少选最长食物链，按10%计算逆推：知高营养级求低营养级需能量最多选最长食物链，按10%计算需能量最少选最短食物链，按20%计算能量流动的计算若人的体重增加1 kg，最少需消耗水藻_kg，最多消耗水藻_kg。25100
11、 000图是某个生态系统中的食物网简图，据图回答：图是某个生态系统中的食物网简图，据图回答：若若E E生物种群总能量为生物种群总能量为7.17.110109 9kJkJ，B B生物种群总能生物种群总能量为量为2.32.310108 8 kJ kJ，从理论上计算，从理论上计算A A贮存的总能量最贮存的总能量最少为少为_ kJ_ kJ。4.8107(2)求定值能量流动的计算1.已确定营养级间能量传递效率。例如，在食物链ABCD中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为Ma%b%c%。2.如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物
12、量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自于乙，1/4来自于丙，1/4来自于丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20 g，需要消耗植物A.1 125 g B.1 600 gC.2 000 g D.6 500 g答案解析下图表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统的能量流动下图表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统的能量流动效率平均为效率平均为10%10%，同一营养级的每种生物获得的能量是均等的，那么，同一营养级的每种生物获得的能量是均等的，那么第一营养级的同化能量为第一营养级的
13、同化能量为2 210107 7KJKJ，则鹰最终获得的能量是，则鹰最终获得的能量是_。要使鹰的数量最多它应处于第要使鹰的数量最多它应处于第_营养级。营养级。5 510104 43 32 210107 710106 610106 65 510104 45 510103 35 510104 45 510102 25 510103 3在如图所示的食物网，如将A流向C和B的比例由C B1:1调整为2:1，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_倍。1.27在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A B1 1调整为2 1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的_倍。1.375第
14、一营养级第二营养级第三营养级第四营养级三、生态金字塔1、能量金字塔 将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级 直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系上窄下宽的正金字塔形；能量在流动是逐级递减的意义：特点及成因：生态金字塔的类型及生态金字塔的类型及特点特点项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状分析能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性，自然生态系统一定为正金字塔一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减；有时出现倒金字塔一般生物有机物的总质量沿食物链升
15、高而逐级递减；有时出现倒金字塔生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时段调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，不限定时间，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。A、B、C、D为四种动物，各种群同化的能量如图所示，则该生物之间构成的食物链（网）是：生产者1.如果将纵坐标换为生物量、生物的数量，一般情况下，该食物链变化吗？2.将纵坐标换成有毒物质含量，该食物链是怎样的？不变D生产者BCA四、研究能量流动的意义 1.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物
16、在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量，充分利用了空间和资源。间作套种多层育苗稻萍蛙 2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。秸秆饲料沼气池沼渣（能量的传递效率）实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。我国古代就已发展出我国古代就已发展出”桑基鱼塘桑基鱼塘“生产方式：利用桑叶喂蚕，蚕沙养鱼，生产方式：利用桑叶喂蚕，蚕沙养鱼，鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。古人在设计这种农业生鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。古人在设计这种农业生产方式时，不一定清楚其中的科学道理，请从生态系统能量流动特点出产方式时，不一定清楚其中的科学道理，请从生态系统能量流动特点出发，分析这种设计的合理性。发，分析这种设计的合理性。中国古代的桑基鱼塘 3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。合理确定草场的载畜量稻田除草、除虫拓展题p60太阳能农作物家禽、家畜人太阳能农作物家禽、家畜沼气池食用菌人完成能量流动图解图a图b哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？图a图b 图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。图b硅藻
